Nuevas imágenes revelan cómo es realmente Neptuno y Urano.

4 de enero de 2024

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por la Universidad de Oxford

Neptuno es conocido cariñosamente por ser de un azul intenso, y Urano verde, pero un nuevo estudio ha revelado que los dos gigantes de hielo en realidad tienen un color mucho más similar de lo que generalmente se cree.

Los tonos correctos de los planetas han sido confirmados con la ayuda de una investigación dirigida por el profesor Patrick Irwin de la Universidad de Oxford, que se ha publicado hoy en el Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Él y su equipo encontraron que ambos mundos son en realidad un tono similar de azul verdoso, a pesar de la creencia común de que Neptuno es de un azul oscuro y Urano tiene un aspecto cian pálido.

Los astrónomos han sabido durante mucho tiempo que la mayoría de las imágenes modernas de los dos planetas no reflejan con precisión sus verdaderos colores. La confusión surgió porque las imágenes capturadas de ambos planetas durante el siglo XX, incluida la misión Voyager 2 de la NASA, la única nave espacial que ha pasado junto a estos mundos, registraron imágenes en colores separados.

Las imágenes de un solo color se combinaron posteriormente para crear imágenes de color compuesto, que no siempre estaban equilibradas con precisión para lograr una imagen de "verdadero" color, y, en particular en el caso de Neptuno, a menudo se volvían "muy azules".

Además, las primeras imágenes de Neptuno de la Voyager 2 tenían un aumento de contraste para revelar mejor las nubes, bandas y vientos que dan forma a nuestra perspectiva moderna de Neptuno.

El profesor Irwin dijo: "Aunque las conocidas imágenes de Urano de la Voyager 2 se publicaron en una forma más cercana al color 'verdadero', las de Neptuno, de hecho, estaban estiradas y mejoradas, y por lo tanto se volvieron artificialmente demasiado azules. Aunque el color artificialmente saturado se conocía en ese momento entre los científicos planetarios y las imágenes se publicaron con subtítulos que lo explicaban, esa distinción se perdió con el tiempo. Aplicando nuestro modelo a los datos originales, hemos podido reconstruir la representación más precisa hasta ahora del color de Neptuno y Urano".

En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron datos del Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial Hubble (STIS, por sus siglas en inglés) y el Explorador Espectroscópico de Múltiples Unidades (MUSE, por sus siglas en inglés) en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral. En ambos instrumentos, cada píxel es un espectro continuo de colores.

Esto significa que las observaciones de STIS y MUSE pueden procesarse de manera inequívoca para determinar el color aparente real de Urano y Neptuno. Los investigadores utilizaron estos datos para reequilibrar las imágenes de color compuesto registradas por la cámara de la Voyager 2, y también por la Cámara de Campo Amplio 3 (WFC3, por sus siglas en inglés) del Telescopio Espacial Hubble.

Esto reveló que Urano y Neptuno en realidad tienen un tono bastante similar de azul verdoso. La principal diferencia es que Neptuno tiene un ligero toque adicional de azul, que el modelo revela que se debe a una capa de neblina más delgada en ese planeta.

El estudio también proporciona una respuesta al enigma de larga data de por qué el color de Urano cambia ligeramente durante su órbita de 84 años alrededor del sol. Los autores llegaron a su conclusión después de comparar imágenes del gigante de hielo con medidas de su brillo, que fueron registradas por el Observatorio Lowell en Arizona desde 1950 hasta 2016 en longitudes de onda azul y verde.

Estas medidas mostraron que Urano parece un poco más verde en sus solsticios (es decir, verano e invierno), cuando uno de los polos del planeta apunta hacia nuestra estrella. Pero durante sus equinoccios, cuando el sol está sobre el ecuador, tiene un tinte algo más azul.

Parte de la razón de esto se sabía que era porque Urano tiene un giro muy inusual. Gira prácticamente de lado durante su órbita, lo que significa que durante los solsticios del planeta, ya sea su polo norte o sur apunta casi directamente hacia el sol y la Tierra. Esto es importante, dijeron los autores, porque cualquier cambio en la reflectividad de las regiones polares tendría un gran impacto en el brillo general de Urano cuando se ve desde nuestro planeta.

Lo que los astrónomos no tenían claro es cómo o por qué difiere esta reflectividad. Esto llevó a los investigadores a desarrollar un modelo que comparó los espectros de las regiones polares de Urano con sus regiones ecuatoriales. Descubrieron que las regiones polares son más reflectantes en longitudes de onda verde y roja que en longitudes de onda azul, en parte porque el metano, que absorbe la luz roja, es aproximadamente la mitad de abundante cerca de los polos que en el ecuador.

Sin embargo, esto no fue suficiente para explicar completamente el cambio de color, por lo que los investigadores añadieron una nueva variable al modelo en forma de una "capucha" de neblina de hielo que se espesa gradualmente y que se ha observado previamente sobre el polo iluminado por el sol en el verano a medida que el planeta se mueve desde el equinoccio hasta el solsticio.

Astronomers think this is likely to be made up of methane ice particles. When simulated in the model, the ice particles further increased the reflection at green and red wavelengths at the poles, offering an explanation as to why Uranus is greener at the solstice.

Professor Irwin said, 'This is the first study to match a quantitative model to imaging data to explain why the color of Uranus changes during its orbit. In this way, we have demonstrated that Uranus is greener at the solstice due to the polar regions having reduced methane abundance but also an increased thickness of brightly scattering methane ice particles.'

Dr. Heidi Hammel, of the Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), who has spent decades studying Neptune and Uranus but was not involved in the study, said, 'The misperception of Neptune's color, as well as the unusual color changes of Uranus, have bedeviled us for decades. This comprehensive study should finally put both issues to rest.'

The ice giants Uranus and Neptune remain a tantalizing destination for future robotic explorers, building on the legacy of Voyager in the 1980s.

Professor Leigh Fletcher, a planetary scientist from the University of Leicester and co-author of the new study, said, 'A mission to explore the Uranian system—from its bizarre seasonal atmosphere, to its diverse collection of rings and moons—is a high priority for the space agencies in the decades to come.'

However, even a long-lived planetary explorer, in orbit around Uranus, would only capture a short snapshot of a Uranian year.

'Earth-based studies like this, showing how Uranus's appearance and color has changed over the decades in response to the weirdest seasons in the solar system, will be vital in placing the discoveries of this future mission into their broader context,' Professor Fletcher added.

Journal information: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Provided by University of Oxford